COMMENT MESURER LA RÉSISTANCE D’ISOLEMENT

Principe de fonctionnement du testeur de résistance d’isolement

Le testeur d’isolement de Megger® est un instrument portatif qui permet une lecture directe de la résistance d’isolement en ohms, mégohms, gigohms ou teraohms (selon le modèle choisi) indépendamment de la tension de test sélectionnée. Pour un bon isolement, la résistance doit se situer dans la plage des mégohms ou plus. Le testeur d’isolement de Megger est un appareil de mesure de résistance haut de gamme (ohmmètre) doté d’un générateur de courant continu intégré.
Le générateur de l’instrument, qui peut être alimenté par magnéto, par batterie ou au secteur, développe une forte tension cc qui fait circuler de faibles courants à travers et sur les surfaces de l’isolement testé. L’intensité totale est mesurée par l’ohmmètre, qui dispose d’une échelle d’indication analogique, numérique, voire les deux.

Composants du courant de test

Pour calculer la résistance de l’isolement, il convient d’appliquer une tension de test à travers un isolant, de mesurer le courant qui en résulte et d’appliquer la loi d’Ohm (R =E/I). Malheureusement, plusieurs courants circulent, ce qui complique la tâche.

Courant de charge capacitif

Nous sommes tous familiers avec le courant nécessaire pour charger la capacité de l’isolement testé. Ce courant est dans un premier temps important mais de relative courte durée : il baisse de façon exponentielle jusqu’à une valeur proche de zéro au fur et à mesure que l’élément testé est chargé. Le matériau isolant se charge de la même façon qu’un élément diélectrique dans un condensateur.

Courant de polarisation ou d’absorption

Le courant d’absorption est constitué de trois composants qui se dégradent à un rythme décroissant jusqu’à une valeur proche de zéro sur une période de plusieurs minutes.

Le premier est causé par une dérive générale d’électrons libres à travers l’isolant sous l’effet du champ électrique.

Le deuxième est causé par la déformation moléculaire à travers laquelle le champ électrique imposé déforme la charge négative de l’électron circulant autour du noyau en direction de la tension positive.
Le troisième est dû à l’alignement des molécules polarisées dans le champ électrique appliqué. Voir la figure 1. Cet alignement est assez aléatoire dans un état neutre, mais quand un champ électrique est appliqué, ces molécules polarisées s’alignent avec le champ dans une plus ou moins grande mesure.

Figure 1: Alignement des molécules polarisées

Les trois courants sont généralement considérés ensemble comme un courant unique et sont principalement influencés par le type et l’état du liant utilisé dans l’isolement. Bien que le courant d’absorption soit proche de zéro, le processus est bien plus long qu’avec le courant capacitif.

La polarisation d’orientation augmente en présence d’humidité absorbée du fait que les matériaux contaminés sont plus polarisés. Ceci a pour effet d’augmenter le degré de polarisation. La dépolymérisation de l’isolement génère également une hausse du courant d’absorption.

Tous les matériaux ne possèdent pas les trois composants, et de fait, les matières comme le polyéthylène présentent peu, voire aucune absorption de polarisation.

Courant de fuite de surface

La présence de courant de fuite de surface est due à la contamination de la surface de l’isolant par l’humidité ou des sels. Le courant est constant et dépend du degré d’ionisation, qui dépend lui-même de la température. Il est souvent considéré comme un courant à part, compris avec le courant de conduction comme courant de fuite total.

Courant de conduction

Le courant de conduction est régulier dans l’isolement et est généralement représenté par une résistance élevée en parallèle à la capacité de l’isolement. C’est un composant du courant de fuite, qui est le courant mesuré lorsque l’isolement est entièrement chargé et lorsque l’absorption totale a eu lieu. À noter qu’il inclut une fuite de surface qui peut être réduite ou éliminée avec une borne de protection (sujet abordé ultérieurement).
 

Le graphique de la figure 2 illustre la nature de chacun des composants du courant en fonction du temps.

Figure 2: Composants du courant de test

Le courant total est la somme de ces composants. (Le courant de fuite est représenté comme un courant.) C’est ce courant qui peut être mesuré directement par un micro-ampèremètre ou, en termes de mégohms à une tension particulière au moyen d’un testeur d’isolement Megger. Certains instruments offrent la possibilité d’afficher une mesure sous forme de courant ou de résistance.

Parce que le courant total dépend de la durée d’application de la tension, la loi d’Ohm (R = E/I) ne tient théoriquement qu’un temps infini (ce qui suppose qu’il faudrait attendre indéfiniment pour obtenir une valeur). Il dépend également fortement du niveau initial de décharge totale. La première étape de tout test d’isolement consiste donc à s’assurer que l’isolant est complètement déchargé.

Veuillez noter: Le courant de charge disparaît assez rapidement à mesure que l’équipement testé se charge. Les unités de plus grande capacité seront plus longues à charger. Ce courant correspond à l’énergie emmagasinée qui, pour des raisons de sécurité, doit être libérée après le test. La décharge de cette énergie est relativement rapide. Durant le test, le courant d’absorption diminue relativement lentement, selon la nature exacte de l’isolant. Cette énergie stockée doit elle aussi être libérée en fin de test, et nécessite beaucoup plus de temps pour se décharger que le courant de charge capacitif.